某大桥桥墩承台深层软土基坑的支护设计与施工

陈红文 罗 智Chen Hongwen Luo Zhi

Design and Construction of Deep Soft Soil Foundation Pit Bracing for Pier Caps of a Bridge

摘　要：本文介绍了桥墩承台处在深淤泥质亚粘

土层中，其基坑支护采用了密排木桩替代钢板桩，且对周边土进行一定的卸载处理。承台砼采取原槽浇筑，解决了软土承载力小于承台砼重量的问题。由于技术可行，支护简单，从而加快了施工进度。事后将木桩拔出，大幅度降低了施工成本。

有1m高的土袋围堰），以下为5m左右深的淤泥质亚粘土；4-6m粘土或亚粘土；10-20m卵石层等。每个桥墩承台尺寸为12.4m长、7.7m宽、2.5m高，置于6根φ1800的砼桩上。承台处在淤泥质亚粘土层中，淤泥质亚粘土承载力值〔σ0〕=50Kpa。

关键词：深层淤泥质亚粘土；基坑支护；密排木桩；

原槽浇筑

中图分类号：U443.22文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2010）01-0123-02

常德市某大桥位于该市东北向川紫河上，全长301m，桥面宽为38m。主桥上构为五跨悬臂预应力砼连续刚构，下构为双柱式V型墩，钻（冲）孔灌注桩承台基础。

河道水文情况：该河道枯水季节水深约2m左右，汛期水深约3-4m，一般季节其流速较缓。

河道部分承台位地质情况：因筑岛围堰的需要，上有3m左右的杂填土（岛周边另筑

1 工程概况

对于这种长、宽、高尺寸都不太大的淤泥质亚粘土基坑支护，初步选用了三种方案进行了比较。

2.1 钢板桩支护

钢板桩支护是一种在技术上很可靠的成熟方案，在软土基坑支护中被广泛应用，但因本工程多个基坑一次性投入较大，采购大量钢板桩无后续工程时必定会造成钢板闲置。若采取租赁方式，一时还找不到租赁供货单位，同时租赁费用也较高。

2.2 粉喷水泥土桩支护

采用粉喷水泥土桩支护基坑，是一种支护软土层，且抗渗能力较强的方法。但其支护厚度要达到1.0m以上，多个基坑支护后，其费用仍将较高。另一个问题是，支护后需要28天以上的强度增长期，不能在汛期前完成承台砼施工，从而将严重影响工期。

2 基坑支护方案的选择

2.3 密排木桩支护

采用密排木桩支护一般在工程中不多见，但对于这种中小型软土基坑进行支护，应当是可行的。且待承台砼浇筑后，将木桩拔出，将会大幅度降低成本，同时采用重型挖机挤压木桩，易于操作，可加快施工速度。

以上三种初步方案，经反复论证，最终确定采用密排木桩的支护方案。

3.1 密排木桩的平面布置

由于承台处于淤泥质亚粘土层中，淤泥质亚粘土承载力值〔σ0〕=50Kpa，在施工开挖过程中，不可避免地使其受到扰动，其承载力值将大幅下降。

承台砼高度为2.5m，其承台自重传给地基的荷载值为N=2.5×25×1.2=75(Kpa)＞〔σ0〕=50Kpa。为此有必要采取密排木桩封闭承台下的淤泥质亚粘土层，提高淤泥质亚粘土承载能力，进行原槽浇筑承台砼。为满足基坑原槽浇筑砼，木桩只能紧邻承台周边布置。为了进一步减少木桩承受的侧压力，有必要对基坑周边土层进行一定的卸载处理。

请参见基坑支护简图（图1）

3 密排木桩支护的设计

图1-承台支护方案简图

作者简介：陈红文（1966-），男，湖南常德人，湖南省常德市川紫河建设开发有限公司高级工程师，国家注册监理工程师。

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表1-淤泥质亚粘土计算参数土 层淤 泥容 重(kn/m3)15内摩擦角φ (º )3粘聚力C(kn/m2)5主动土压力系数Ka2CKaKa0.950.979.70图2

3.2 木桩的受力验算

上部回填土含水率大，近似视为淤泥质亚粘土考虑，查表得淤泥质亚粘土计算参数见图2、表1。

土表层土压力强度Pa1=γEKa-2c =-2×5×0.97=-9.7 kn/m2

该部分负值土压力不存在，略去不计；此时土压力的临界深度为：

E0= =0.687m

底部砼垫层土压力强度：

Pa2=γEKa-2c =15×2.6×0.95-2×5×0.97=27.35kn/m2 （H按2.6m取值）

总主动土压力为：

Ea= γh2Ka-2ch + =0.5×15×2.62×0.95-2×5×2.6×0.97=26.278 kn/m

主动土压力Ea作用在离垫层内顶撑上的距离为：

=（2.6-0.687）/3=0.m木桩强度验算：

实际密排木桩每米有5根木桩。木桩小头直径为φ120，则木桩最大弯矩位置的直径为φ160；因淤泥质亚粘土约束力差，则按两端铰支计算：

Mmax=pab/H=（26.274×0.×1.96）/2.6=12.7kn.m

σdmax=Mmax/W=12.7×106/（3.14/32）×1603×5=6.32Mpa＜11Mpa124（杉木容许顺纹弯应力=11 Mpa）经验算满足要求，方案可行。

4.1 基坑密排木桩支护施工顺序

挖除表土卸载——击入密排木桩——挖基坑土1m深——设置顶部木顶撑（包括顶部四角斜顶撑）——挖至1.5m深设置第二层木顶撑——挖至承台垫层底，设置底部木顶撑，事后拆除第二排顶撑——浇筑砼垫层——施工承台——拔除木桩

4.2 挖除表土

由于木桩长度及承载的能力有限，有必要对基坑及周边表土挖除1.5-2m，减少土体对木桩的侧压力，挖除的范围为承台及周边3-4m。表土的挖除可采用挖掘机。

4.3 密排木桩施工

为了提高淤泥质亚粘土承载能力，方案要求承台砼进行原槽浇筑。为此，密排木桩应沿着距承台周边外12cm左右位布置。依据地质资料，需木桩长6m左右，尾径≥φ120。木桩击入，应先放好定位线，然后采用1.2m3级挖掘机对木桩逐根挤压入土，且进亚粘土不少于50cm。木桩必须紧密排列形成板墙。实践证明，对于软土采用挖机挤压木桩，施工速度很快，达到了预定的理想效果。

4.4 基坑土方开挖与对顶撑的设置

由于土层软弱，木桩支护能力有限，严禁采用挖掘机械邻边开挖。为此，工地上在基坑周边5m外，采用了长臂吊车带抓斗开挖与人

4 密排木桩支护的实施

工开挖相结合。

当基坑挖至1m深后，实施顶部的对顶撑，对顶撑的间距为1.5m左右；挖至1.5m深左右，实施第二排对顶撑，当挖至垫层底位后，在已施工的大直径砼桩与木桩之间开设顶撑，同时拆除第二排对顶撑，以便于承台钢筋的安装和砼的浇筑。在实施基坑土方开挖过程中，另需要做到的是对木桩之间的缝隙及时采用旧麻袋等进行填塞，防止淤泥内挤。

4.5 承台模板及木桩、顶撑的拆除

采用基坑原槽浇筑砼，但木桩侧表面极不平整，为了保证承台的几何尺寸，有必要再木桩的侧表挂设模板（本工程设了旧竹胶模板）或砌筑砖模。承台砼分层均匀浇筑完毕后，将顶部撑拆除，砼浇完毕12h后，采用吊车或挖机逐根将木桩拔除。

对这种特殊的基坑采用密排木桩替代钢板桩进行支护，原槽浇筑砼取得了较好的综合效益。其主要突出点有以下两个方面。

5.1 木桩取材容易，木桩击入及拔出操作简单，加快了施工进度，大幅度降低了施工成本，使施工成本降幅达30%。

5.2 采取基坑原槽分层浇筑砼：由于密排木桩穿过了淤泥质粘土层而进入亚粘土层，使承台下的原淤泥亚粘土受到封闭，提高了其承载力，满足承台砼施工的要求。经施工后对砼承台的检测结果来看，符合规范的验收标准。

5 结语